用单臂电桥测电阻带实验数据处理.docx
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用单臂电桥测电阻带实验数据处理
用单臂电桥测电阻带实验数据处理
本科实验报告
实验名称:
用单臂电桥测电阻
实验13用单臂电桥测电阻（略写）
【实验目的】
（1）掌握用单臂电桥测量电阻的原理和方法。
（2）学习用交换法减小和消除系统误差。
（3）初步研究电桥的灵敏度。
这样就消除了由R1,R2本身的误差引起的对Rx引入的测量误差。
Rx的测量误差只与电阻箱Rs的仪器误差有关，而Rs可选用高精度的标准电阻箱，这样系统误差就可减小。
电桥的灵敏度
检流计的灵敏度总是有限的，如实验中所用的检流计，指针偏转一格所对应的电流大约为
A。
当通过它的电流比
A还要小时，指针偏转小于0.1格，就很难察觉出来。
假设电桥在R1/R2=1时调到了平衡，则有Rx=Rs。
这时，若把Rs改变ΔRs，电桥就失去了平衡，检流计中有电流Ip流过。
但是如果Ip小到使检流计觉察不出来，还会认为电桥还是平衡的，因而得出Rx=Rs+ΔRs。
这样就会因为检流计的反应不够灵敏而带来一个测量误差ΔRx=ΔRs。
为表示此误差对测量结果影响的严重程度，引入电桥灵敏度的概念，定义为
S=
（7）
之中，
是在电桥平衡后Rx的微小改变量（实际上是改变Rs，可以证明，改变任意臂所得出的电桥灵敏度是一样的）
是由于电桥偏离平衡而引起的检流计的偏转格数。
S越大，说明电桥越灵敏，带来的误差也越小，举例来说，检流计有五分之一格的偏转时既可以觉察出来，如果S=100格，则只要Rs改变0.2%，就可以觉察到了，在这种情况下由于电桥灵敏度的限制所带来的误差肯定小于0.2%。
S的定义式可变换为
S=
=
（8）
之中，
为检流计的电流灵敏度，
为电桥线路的灵敏度。
即电桥的灵敏度不仅与检流计的灵敏度有关，而且还与线路参数的取值有关。
一般在用电桥测电阻时，应保证较高的电桥灵敏度。
在检流计、电源一定的情况下，桥臂比及桥臂电阻的取值，都会影响电桥的灵敏度。
同时，要合理确定桥臂比R1/R2之值，是测量结果的有效数字位数足够多，一般应比由误差决定的位数多一位。
但在测量时，还应保证在改变Rs的最小可调档（
）两次，或改变量为仪器误差
时，应能觉察出检流计指针的偏转（不小于0.2格）。
否则位数再多也不是实际的。
【实验仪器】
DHQJ-3型教学用非平衡电桥待测电阻,ZX21型多盘十进电阻器（4个）、ZX250精密电阻箱（0~9999.9
）、AC5-2型灵敏直流检流计（-10~10
）
LuyangYB1718DCPowerSupply
【实验内容】
自搭电桥线路。
注意连线操作时应遵从电学实验操作规程，连线按回路依次连接，并使电路布局合理。
图中，“桥”路开关Sg上并联了一个高电阻Rm，其作用是保护检流计，方便平衡状态的调节。
测量时先打开Sg，由于Rm较大，所以流经检流计的电流不会很大。
调节Rs使电桥接近于平衡状态时，再合上Sg使Rm短路，此时桥路的灵敏度增高，再仔细调节Rs，使电桥平衡，即检流计P的指针指零。
滑线变阻器Rh的作用与Rm类似，测量时现将滑动头置于最左端，由于Rh较大，所以干路中电流也随之受到一定限制。
调节Rs使电桥接近于平衡状态，再将滑动头移向右端，增大干路电流以提高桥路的灵敏度，然后再仔细调节Rs，使电桥平衡。
取用交换法进行系统误差研究。
将Rs和Rx交换位置重测，求出不确定度。
用不同的桥臂比测量Rx，并分析结果的有效数字和桥臂比选取的关系。
【实验步骤】
（1）按照电路图连接好电路图，注意连接过程中应注意电学实验操作规矩，原件依次连接。
（2）调节R_1、R_2到一确定值，再调节R_s的值，使检流计的示数为0，记录下R_x的值。
（3）变换R_1、R_2的比值，重新调节R_s的值。
（4）用交换法进行测量，交换R_s与R_x的位置，按步骤2进行重新测量。
（5）记录实验数据。
【实验数据】
1
320.0
320.0
212.7
210.0
2
120.0
120.0
212.8
3
220.0
220.0
212.7
4
250.0
250.0
212.7
5
520.0
520.0
212.8
计算得：
平均值
=
待测电阻的最佳值：
Rx
=
=
的Sd=
=0.07
（其中t=2.78）
所以不确定度
=0.07Ω,
=
因为
为积商关系，先计算
比较方便
=
=
=
=0.003%
所以不确定度为：
=
=
0.003%=0.06
所以
=（
0.13）
绝对误差
=
-210.00=2.74
百分误差Eo=
100%=1.3%
【实验结果分析】
实验时电流表有时会出现不稳定的情况，实验器材之间连接不牢固
实验时忘记做电桥灵敏度的测量。
下次实验会将实验内容记清楚。
实验时要注意保护电路，加保护电阻和滑动变阻器等保护电路，因为电流计很灵敏。
【注意事项】
（1）为了保护检流计，实验时应注意先合S后合Sg，断开时先断Sg后断S.
（2）电源开关即检流计按钮应间歇使用，不能长时间接通。
（3）测量时注意读数，精确度以及快速读数
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